仪表化的岩心筒装置和相关方法

仪表化的岩心筒装置和相关方法
【专利摘要】一种岩心提取装置可集成有流体分析能力，以便就地分析取自地下地层的岩心试样。仪表化岩心提取装置可包括内岩心筒；外岩心筒；取心钻头；以及具有与内岩心筒流体连通的分析装置的仪表化岩心筒。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及具有一体化的流体分析能力的岩心提取装置，其用于就地分析取自地 下地层的岩心试样。 仪表化的岩心筒装置和相关方法

【背景技术】
[0002] 为了分析取自地下地层的岩心试样，取心装置钻探岩心的试样。一旦提取到地面 上，通常将该岩心试样密闭密封在厚的石蜡涂层内，或用干冰冻结。保存的目的主要在于， 使岩心和其中的任何流体以及这些流体在岩心试样中的分布保持尽可能接近于储库的条 件。此外，有效的保存可防止岩石变化，例如，矿石氧化和粘土脱水。
[0003] 然而，由于岩心试样的自然压力不变地远高于地面的压力，所以，当岩心试样被带 到地面上时，曾被限制在岩石内的气体和轻质流体将会从岩心试样中跑逸掉，因此，使得岩 心在提供所取岩心试样的地下地层的图像方面不够准确。当力图评估非传统气体作用的经 济性时，例如，气体水合物和页岩，则确定精确的气体体积、内含物和供应能力会是很重要 的。这些确定很大程度上依赖于对新鲜切割出的岩心的分析。事实上，跑逸掉的气体留下 数据缺口，其可由理论模型得出，该理论模型可以近似于井下条件或不可近似该井下条件。
[0004] 一种被称作"压力岩心提取"的方法企图通过将岩心封在井下的压力容器内来减 轻加压气体的跑逸。一旦切割下岩心，在储库压力下对岩心腔室进行密封，以防止在将其带 到地面上的同时气体从容器中跑逸。在地面上，将气体挤出并就地或在实验室作分析。然 而，压力岩心提取带有健康和安全风险的增加，实施起来可以是很困难。压力岩心提取需要 专业培训，以能处理提取岩心试样的高压设备。此外，容器通常被加压到数千psi，这样的压 力带来了爆炸的危险。还有，如果集聚像H 2S那样毒性程度高的气体，那么有毒气体的泄漏 会造成健康和生命的风险。


【发明内容】

[0005] 本发明涉及具有一体化的流体分析能力的岩心提取装置，其用于就地分析取自地 下地层的岩心试样。
[0006] 在某些实施例中，仪表化的岩心提取装置可包括内岩心筒；外岩心筒；取心钻头； 以及包括与内岩心筒流体连通的分析装置的仪表化岩心筒。
[0007] 在某些实施例中，仪表化岩心筒可包括：分析装置；岩心筒，该岩心筒能够可操作 地附连到岩心提取装置，以使岩心提取装置的内岩心筒与分析装置流体地连通；以及电源， 该电源可操作地连接到分析装置。
[0008] 在某些实施例中，一种方法可包括：使用仪表化岩心提取装置，从地下地层的某一 部位收集岩心试样，该仪表化岩心提取装置包括：内岩心筒；夕卜岩心筒；取心钻头；以及包 括与内岩心筒流体地连通的分析装置的仪表化岩心筒；以及当岩心提取装置位于地下地层 内靠近于该部位的同时，用分析装置来分析取自岩心试样的流体，以产生分析结果。
[0009] 在某些实施例中，一种方法可包括：提供具有指定成分的压裂液，该通过分析而被 告知的指定成分来源于仪表化的岩心提取分析方法；以及在足以形成或增强至少一个压裂 的压力下，将压裂液放置在地下地层内。
[0010] 本【技术领域】内技术人员在阅读以下对优选实施例的描述之后，将会容易地明白本 发明的特征和优点。

【专利附图】

【附图说明】
[0011] 以下的附图被包括在内，用以说明本发明的某些方面，且不应被看作是排外的实 施例。所披露的主题内容能在形式和功能上作相当的修改、替换和等价代替，本【技术领域】内 技术人员从本发明获益后会想到这些修改、替换和等价代替。
[0012] 图1提供根据本发明非限制性构造的仪表化岩心提取装置的视图（非按比例绘 出）。
[0013] 图2提供根据本发明非限制性构造的仪表化岩心提取装置的视图（非按比例绘 出）。
[0014] 图3提供根据本发明非限制性构造的与缆绳相连的仪表化岩心提取装置的视图 (非按比例绘出）。
[0015] 图4A-B提供根据本发明非限制性构造的仪表化岩心提取装置的视图（非按比例 绘出）。
[0016] 图5提供根据本发明非限制性实施例的方法的流程图。

【具体实施方式】
[0017] 本发明涉及具有一体化的流体分析能力的提取岩心的装置，其用于就地分析取自 地下地层的岩心试样。
[0018] 本发明提供包括一体化流体（例如，液体和/或气体）分析能力的仪表化岩心提 取装置，其允许就地分析岩心试样并由此分析地下地层周围的状态。就地分析在具有高气 体含量的地层中、例如气体水合物和页岩中是特别有用的。仪表化岩心提取装置向操作者 提供使用传统的岩心提取程序，同时，极大地增加对井下条件和所含碳氢化合物的了解。此 夕卜，仪表化岩心提取装置相对于传统的岩心提取技术来讲，不增高健康和安全的风险，并在 至少某些实施例中，实际上可降低更多传统提取岩心技术所呈现的健康和安全性的风险。 对流体和/或气体从岩心跑逸掉所处的时间、压力、深度和温度的信息可对单相或多相的 水力流动模型提供重要的数据，以估计储库和井筒的可生产性和最终恢复的潜在可能性， 以及钻井生产、下降和增产的最佳条件。
[0019] 在本发明的某些实施例中，本发明的仪表化岩心提取装置可包括（由以下主要构 成或由以下构成）与岩心提取装置流体地连通的仪表化岩心筒。在本发明的某些实施例 中，仪表化岩心筒可与岩心提取装置的内岩心筒流体地连通。
[0020] 结合本发明仪表化岩心提取装置使用的合适的岩心提取装置，可以是能够从一部 分地下底层中提取岩心试样的任何岩心提取装置，包括但不限于那些能够沿着井筒方向提 取岩心的装置，和/或能够偏离于井筒方向提取岩心的装置（例如，包括侧壁取心枪的装 置）。此外，非传统的岩心提取装置可以是（包括但不限于）非一体的岩心提取装置、完全 封闭的岩心提取装置、海绵式岩心提取装置、定向岩心提取装置，以及滑动式的岩心提取装 置。从本发明中获益的本【技术领域】内技术人员应该理解到，所述岩心试样的几何形状可随 不同的岩心提取装置和程序而变化。以非限制性实例来说，岩心试样可以是圆柱形的（包 括大致的圆柱形）试样，其长度为几英寸至90英尺以上，例如，大约为5英尺至90英尺。此 夕卜，单个岩心提取装置可收集一个以上相同的或不同几何形状的岩心试样。
[0021] 在某些情形中，岩心提取装置可包括内岩心筒、外岩心筒和取心钻头。常常地，在 岩心提取程序中，内岩心筒从地下地层中提取岩心试样。
[0022] 本发明的某些实施例可包括：用与根据本发明的仪表化岩心筒流体地连通的岩心 提取装置，来从地下地层的某一部位收集岩心试样；以及分析从仪表化岩心筒内的岩心试 样中释放出的流体（液体和/或气体）。本发明的某些实施例可包括：用与根据本发明的 仪表化岩心筒流体地连通的岩心提取装置，来从地下地层的某一部位收集岩心试样；以及 分析从仪表化岩心筒内的岩心试样中释放出的流体。在至少某些优选的实施例中，可在仪 表化岩心提取装置处于地下地层中时进行分析。
[0023] 本发明的某些实施例可包括将仪表化岩心提取装置带到井筒表面，用以提取岩心 试样。本发明的某些实施例可包括使仪表化岩心提取装置返回到地下地层中不同部位，并 收集另一岩心试样，如非限制性的图5中所示。在本发明的某些实施例中，仪表化岩心提取 装置可用来从地下地层中不同部位收集多个岩心试样，例如6个试样或以上。
[0024] 在某些实施例中，仪表化岩心筒可以是岩心提取装置的一体化部件。参照图1中 所示的非限制性实例，在某些实施例中，仪表化岩心筒130可以是岩心提取装置110的内岩 心筒120的一体化部件，因为一体的缘故，岩心提取装置110也是仪表化岩心提取装置100。 岩心提取装置110还包括外岩心筒118和取心钻头112。来自岩心试样122的气体126可 收集在气体收集部分124内。气体收集部分124可通过气体入口 134与气体腔室和分析部 分132流体地连通。分析装置136可分析气体腔室和分析部分132内的气体126。此外，在 某些替代的实施例中，密封件128可设置在岩心试样122下方，以防止气体126通过内岩心 筒120底部跑逸。在某些实施例中，分析装置136可包括电池组138。为了确保气体腔室和 分析部分132不过压，在某些实施例中，仪表化岩心筒130可以包括阀140,例如止回阀。
[0025] 参照图2中所示的非限制性实例，在某些实施例中，仪表化岩心提取装置200可包 括可从岩心提取装置210拆下但与岩心提取装置210流体地连通的仪表化岩心筒230。来 自内岩心筒220内的岩心试样222的气体226可与分析装置236敞开地流体连通。为了防 止气体226通过未与分析装置236流体连通的通路跑逸，在某些实施例中，内岩心筒220可 包括密封件228。此外，在某些实施例中，仪表化岩心筒230可包括阀240,例如止回阀，以 确保仪表化岩心筒230不过压。
[0026] 参照仪表化岩心提取装置300在图3中所示的非限制性实例，在某些实施例中，可 操作地附连到仪表化岩心筒330的内岩心筒320可在缆绳352上被馈送到井筒，例如如图3 所示的水平井筒。可操作地附连到仪表化岩心筒330的内岩心筒320能可操作地连接到外 岩心筒318,使得内岩心筒320可接纳岩心试样322,且分析装置336可分析气体328。在接 纳岩心试样322之后，可操作地附连到仪表化岩心筒330的内岩心筒320可由缆绳352导 向到地面上。在某些实施例中，岩心试样322可从内岩心筒320中取出，可操作地附连到仪 表化岩心筒330的内岩心筒320可在缆绳352上被馈送回井筒内，以提取地下地层中不同 部位处的另一岩心试样。在某些实施例中，不是将可操作地附连到仪表化岩心筒330的内 岩心筒320送到仪表化岩心筒330,而是内可用另一内岩心筒来替代岩心筒320用以提取另 一岩心试样。在某些实施例中，可将内岩心筒320和仪表化岩心筒330替换，以提取另一岩 心试样。
[0027] 本文中描述的装置和方法可适用于具有从垂直至水平定向的井筒，例如垂直井 筒、偏移井筒、高度偏移的井筒以及水平井筒。如文中所使用的，术语"偏移井筒"是指偏离 垂直线至少约为30至60度的井筒（其中，偏移垂直线90度则对应于完全的水平井筒）。 如文中所使用的，术语"高度偏移井筒"是指偏离垂直线至少约为60至90度的井筒（其中， 偏移垂直线90度则对应于完全的水平井筒）。
[0028] 参照图4A-B所示的非限制性实例，分析仪器可与岩心试样的一部分流体地连通。 参照图4A，仪表化岩心提取装置400可包括内岩心筒420,其具有多个密封件428,密封件 428能够在沿着岩心试样422长度的一个以上部位处与岩心试样422相配合。岩心试样422 的每个隔绝部分可与分析装置436流体地连通，用以分析来自岩心试样422不同部分的气 体和/或液体426。所述流体连通可以通过通路442,并包括气体腔室和分析部分432。多 个阀440可用来调节流体连通和/或受控的采样。参照图4B，内岩心筒420可包括不同于 其他通路442的不同尺寸和/或形状的通路442'，以有助于合适地对齐。
[0029] 在某些实施例中，仪表化岩心提取装置和/或岩心提取装置还可包括可操作地连 接到取心钻头的驱动马达、偶联到驱动马达的驱动轴以及偶联到驱动马达的液压泵。
[0030] 在本发明的某些实施例中，仪表化岩心提取装置可包括地质导向装置和/或地质 停止装置，诸如在钻头处或钻头附近的Y射线、电阻、声和其他形式的评价传感器，或者振 动或指示岩石学变化的扭矩传感器。
[0031] 在本发明的某些实施例中，分析装置可与整个岩心试样或部分岩心试样流体地连 通。
[0032] 在本发明的某些实施例中，流体连通可通过管道连接来实现。在本发明的某些实 施例中，管道连接可以在内岩心筒和分析装置之间，和/或在内岩心筒与流体腔室和分析 部分之间。在某些实施例中，流体连通可用内岩心筒内的通路来实现，该通路从靠近岩心试 样的部位延伸到分析装置和/或与分析装置流体地连通的腔室。
[0033] 在本发明的某些实施例中，岩心试样可以是与分析装置敞开地流体连通，S卩，无障 碍或流体流量控制部。在本发明的某些实施例中，岩心试样和分析装置之间的流体连通可 以是经调节的流体连通。
[0034] 可通过将流体流量控制元件放置在岩心试样和分析装置之间来实现经调节的流 体连通。经调节的流体连通可以是对间歇采样的开/关控制，和/或是对连续采样的流量 控制。
[0035] 合适的流体流量控制元件可以包括但不限于：阀、气体流量控制器、气体流量计、 液体流量控制器、液体流量计，或它们的任意组合。包括在如此流体流量控制装置内的可以 是过滤器、半渗透的分离装置，和/或基于渗透性的分离装置。在某些实施例中，流体流量 控制元件可以是电子控制的。合适的阀可包括但不限于：止回阀、隔膜阀、门阀、针阀、气动 阀、采样阀，或它们的任意组合。如此的阀可以是压力和/或温度控制的。
[0036] 在本发明的某些实施例中，仪表化岩心筒可包括流体流量控制元件，以调节流向 分析装置的流体流量。借助于非限制性实例，仪表化岩心筒可包括通向分析装置的气体入 口，其带有采样阀以控制通过气体入口的气体流量。
[0037] 在本发明的某些实施例中，岩心试样和分析装置之间经调节的流体连通可调节岩 心试样附近流体的压力和/或分析装置附近流体的压力。借助于非限制性实例，仪表化岩 心筒可包括止回阀，允许靠近分析装置的最大压力。
[0038] 此外，经调节的流体流量可以是开/关的控制，从而，如果所述流体会有害地影响 分析装置，则使分析装置与流体隔离。在某些实施例中，流体连通可以是与开/关控制敞开 的连通，如果所述流体会有害地影响分析装置，则使分析装置与流体隔离。
[0039] 在本发明的某些实施例中，经调节的流体连通可包括与岩心试样流体地连通的流 体收集部分，岩心试样通过流体流量控制元件而与流体腔室和分析部分分离，该分析部分 包括分析装置或至少通向分析装置的流体入口。
[0040] 在本发明的某些实施例中，流体连通可包括采样部件，该采样部件有助于将流体 传输到分析装置和/或将流体从分析装置传输出来。合适的采样部件可包括但不限制于 泵、真空、活塞等，或它们的任意组合。在某些实施例中，采样部件可以可操作地附连到通 路、管道以及流体可流过其中的类似装置上。借助于非限制性实例，管道可从流体收集部分 延伸到岩心，并具有附连到其上的活塞，这样，活塞和管道起作注射器的作用，以帮助液体 沿着流体连通路径从岩心试样移动到分析装置。
[0041] 在本发明的某些实施例中，岩心提取装置可包括密封件，密封件能够隔绝内岩心 中至少一部分的岩心试样，以防止流体流出所述密封件，它的非限制性实例显示在图4A 中。密封件可以位于岩心试样下方和/或沿着岩心试样的任何点处，其包括但不限于：岩心 试样下方、靠近岩心试样的底部、靠近岩心试样的顶部、靠近岩心试样的中部，或它们的任 何组合。在本发明的某些实施例中，内岩心可具有上部密封件、中间密封件、下部密封件或 它们的任何组合。应该指出的是，相对关系的术语并不暗示该仪表化岩心提取装置的可操 作的方向性定向。
[0042] 合适的密封件可包括标准的弹性体材料，例如，腈、含氟弹性体或VITONκ (含氟 弹性体）。合适的密封件可以是呈可充气的封隔器形式，或是设计成在激活之前在某些流体 中反应和膨胀的包装材料。合适的密封件可以是呈标准〇形环密封件、t形密封件、囊式密 封件、多触点密封件（例如，波纹形密封件）的形式等。合适的密封件可以是球阀密封。可 在单一仪表化岩心提取装置中使用多于一种类型的密封。
[0043] 在本发明的某些实施例中，岩心提取装置可包括能够隔绝内岩心中多个岩心试样 部分的密封件，以允许分析个别的部分。借助于非限制性的实例，长度大约为9米（30英 尺）至27. 5米（90英尺）的岩心试样可被内岩心筒提取，并以大约1. 5米（5英尺）部分 进行密封。所述1.5米（5英尺）部分可以个别地采样和分析。可作出深度和分析过的参 数之间的进一步关联。
[0044] 在本发明的某些实施例中，内岩心筒可以开凹槽和/或打孔。开凹槽和/或打孔 可提供流体连通路径，或岩心试样和仪表化的岩心筒之间的至少一部分流体连通路径。
[0045] 形成内岩心筒的合适的材料可包括但不限于：钢、铝、玻璃纤维、或它们的任何组 合。本【技术领域】内技术人员应该理解到，内岩心材料应这样进行选择，使得材料不与地下地 层的流体反应。
[0046] 在本发明的某些实施例中，内岩心筒可包括海绵层。海绵层可帮助从岩心试样中 收集液体，这对于当从井筒中移去时进行的分析和/或对于当气体是有待分析的理想流体 时防止液体移动到仪表化的提取岩心筒是有利的。
[0047] 本发明的某些实施例可包括从岩心试样中收集流体试样，可在之后的时间对该流 体试样作分析。合适的流体试样储存元件可包括但不限于：囊形物、流体捕获装置、安瓿、瓶 子、注射器、包括隔板的容器或它们的任何组合。在本发明的某些实施例中，流体试样储存 元件可以被移去和/或一次性的。
[0048] 在本发明的某些实施例中，分析装置可测量取自岩心试样的流体的特性，如非限 制性的图5所示。要分析的合适的特性可包括但不限于：化学成分、微量元素成分和/或浓 度、重金属成分和/或浓度、浙青烯成分和/或浓度、特定流体的浓度、溶解在液体中的气体 浓度、气体对油之比、流体压力、流体体积、温度、放射性、粘度、浊度、盐度、PH值、微生物活 性，或它们的任何组合。可用来分析的气体实例可包括但不限于：甲烷、乙烷、氢、二氧化碳、 硫化氢、磷化氢、水、氡或它们的任何组合。可用于分析的液体实例可包括但不限于：碳氢化 合物流体、油、水或它们的任何组合。
[0049] 结合本发明某些实施例使用的合适的分析技术可包括但不限于：气相色谱分析、 毛细气相色谱分析、液相色谱分析、质谱分析、光散射、光学成像、热成像、紫外光谱、可见光 谱、近红外光谱、红外光谱、拉曼光谱、荧光光谱、放射性探测、电流测定、X射线散射等、它们 的任何混合或它们的任何组合。
[0050] 合适的分析装置可包括但不限于：色析装置、照相机装置、光谱测定装置、光学装 置、压力装置、温度装置、放射性探测装置、电流计、PH计、光散射装置、X射线衍射装置、X射 线荧光探测装置、激光诱发的故障光谱装置等、它们的任何混合或它们的任何组合。光学装 置的非限制性实例是一体化的计算元件（ICE)，其使涉及的所述特征或分析物的电磁辐射 与涉及试样其他部分的电磁辐射分离开来。美国专利7, 920, 258描述了有关光学计算装置 如何分离和处理涉及所述特征或分析物的电磁辐射的进一步的细节，本文以参见方式引入 其全部内容。
[0051] 在本发明的某些实施例中，仪表化岩心提取装置可包括分析装置的组合。所述组 合可以协同地分析取自岩心试样的流体特性。借助于非限制性实例，压力装置、温度装置和 光学装置可构造成使气体成分与压力和温度相关。这对于理解和/或模拟岩心试样的天然 结构/成分是有利的。在某些实施例中，所述组合可以独立地分析各种特性。相关的和独 立的分析的组合可以是合适的。
[0052] 在本发明的某些实施例中，电源可以可操作地连接到分析装置。合适的电源可包 括但不限于：电池、超电容器、能量收集装置、通过电线的电气连接等或它们的任何组合。如 这里所使用的，术语"能量收集装置"是指能够将机械的、热的，和/或光学的能量转换为电 能的装置，能量收集装置可以储存也可不储存至少一部分转换的能量。
[0053] 给定仪表化岩心筒的空间限制性，则使用表面增强的光谱、微传感器和/或纳米 传感器、和/或微通道装置和/或纳米通道装置是有利的。
[0054] 在本发明的某些实施例中，分析装置可以能够产生实时数据。在本发明的某些实 施例中，数据可储存在仪表化岩心提取装置内的信息储存装置上。在本发明的某些实施例 中，例如，当仪表化岩心提取装置是在电信线路上时，数据可实时地或至少基本上实时地传 输到井筒表面。在本发明的某些实施例中，仪表化岩心提取装置可包括遥测装置，其能够将 数据传输到井筒，同时，仪表化岩心提取装置位于井筒内。可使用这些数据储存装置和/或 传输装置的任何组合。本【技术领域】内技术人员从本发明中获益后，应该理解到使用数据储 存和/或传输时的必要的考虑，例如，地下地层内的深度、地下地层的组成、有待储存和/或 传送的数据量以及它们的任何组合。
[0055] 在本发明的某些实施例中，数据和/或来自分析装置的分析结果可用来确定地层 特性，如非限制性的图5所示。在本发明的某些实施例中，数据和/或来自分析装置的分析 结果可用来与之后从个别岩心试样中收集到的数据组合，以确定地层特性。地层特性的实 例可包括但不限于：气体被吸附或吸收的程度、地层多孔性、地层渗透性、相对于深度的地 层流体成分以及它们的任何组合。
[0056] 在本发明的某些实施例中，分析装置可以通到处理器（例如，计算机、人工神经网 络等，或它们的任何混合），该处理器构造成操纵数据和/或从分析装置获得的分析结果。 借助于非限制性实例，计算机可接受来自多个分析装置的数据并关联所述数据。
[0057] 在本发明的某些实施例中，仪表化的岩心筒可包括经编程的处理器，以根据数据 和/或从分析装置获得的分析结果作出动作。借助于非限制性的实例，仪表化岩心筒可包 括经编程的处理器，用以关闭阀门，当特定气体浓度达到规定水平时，该阀门使分析装置与 来自岩心试样的气体隔离。另一非限制性实例可包括仪表化岩心筒，其包括经编程的计算 机，以在浊度高于规定水平的液体被分析装置探测到时，打开和/或密封流体试样储存元 件。所述液体试样然后可在之后的时间进行分析，例如，在井筒处和/或实验室内。另一非 限制性实例可包括仪表化岩心筒，其包括计算机，该计算机能够处理来自分析装置的数据， 以确定来自岩心试样的气体总体积及其成分。
[0058] 本发明的某些实施例可包括根据数据和/或来自仪表化的岩心筒的分析结果来 构成处理的流体。合适的处理流体可包括但不限于：增产流体、压裂液、完井液、钻探流体和 /或胶合成分。在某些实施例中，处理流体的成分可根据数据和/或来自仪表化的岩心筒 的分析结果来指定。合适的成分变化可包括但不限于：添加剂的类型和浓度和/或基本流 体成分。借助于非限制性实例，分析结果可显示出，在第一深度处，地下地层具有高的含水 量，而在第二深度处，地下地层具有低的含水量。给定这些分析结果，可研发出处理流体和 /或处理操作，以限制从第一深度提取流体，使从第二深度提取流体最大化，例如，处理第一 深度的第一处理流体可包括比处理第二深度的第二处理流体高的封堵剂浓度。借助于另一 非限制性的实例，分析结果可以深度增加的次序来显示出：具有溶解在水中的天然气的第 一区域、具有高的浙青浓度的第二区域以及具有高水平硫和其他腐蚀性化合物的碳氢化合 物的第三区域。给定这些分析结果，可定制处理流体和/或处理操作，以便合适地处理每个 区域，使得对所要的流体的提取达到最大化。
[0059] 添加剂的实例可包括但不限于：盐、增重剂、惰性固体、封堵剂、桥堵剂、流体流失 控制剂、乳化剂、分散剂、抗腐蚀剂、乳化稀释剂、乳化增稠剂、稠化剂、胶凝剂、表面活化剂、 颗粒、支撑剂、井漏材料、发泡剂、气体、PH控制添加剂、粉碎剂、杀虫剂、交联剂、稳定剂、螯 合剂、阻垢剂、互溶剂、氧化剂、还原剂、减摩剂、粘土稳定剂或它们的任何组合。
[0060] 合适的基本流体可包括但不限于：油基流体、水基流体、水混合流体、水在油中的 乳液，或油在水中的乳液。合适的油基流体可包括链烷、烯烃、芳香族有机化合物、环烷烃、 石蜡、柴油流体、矿物油、脱硫氢化煤油以及它们的任何组合。合适的水基流体可包括新鲜 水、盐水（例如，含有一种或多种溶解在其中的盐的水）、卤水（例如，饱和盐水）、海水以及 它们的任何组合。合适的水混合流体可包括但不限于：酒精，例如甲醇、乙醇、η-丙醇、异丙 醇、η-丁醇、二级丁醇、异丁醇以及t-丁醇；甘油；乙二醇，例如聚乙二醇、丙二醇以及甘醇； 聚乙二醇胺；多元醇；它们的任何衍生物；与盐的任何组合，例如，氯化钠、氯化钙、溴化钙、 溴化锌、碳酸钾、甲酸钠、甲酸钾、甲酸铯、乙酸钠、乙酸钾、乙酸钙、乙酸铵、氯化铵、溴化铵、 硝酸钠、硝酸钾、硝酸铵、硫酸铵、硝酸钙、碳酸钠以及碳酸钾；与水基流体的任何组合，以及 它们的任何组合。合适的水在油中的乳液（也称作倒置乳液）可具有以基础处理流体的体 积计的油-水比例为，从大于约50:50、55:45、60:40、65:35、70:30、75:25或80:20的下限 至小于约100:0、95:5、90:10、85:15、80:20、75:25、70:30 或 65:35 的上限，其中，该数量可 在任何下限到任何上限的范围内并包括其间的任何子集。合适的倒置乳液的实例包括美国 专利号5, 905, 061、美国专利号5, 977, 031和美国专利号6, 828, 279中披露的那些实例，本 文以参见方式引入各个专利。应该指出的是，对于水在油中的乳液和油在水中的乳液，可使 用以上的任何混合，包括水作为和/或包括水性混合的流体。
[0061] 在某些实施例中，具有指定成分的处理流体可被引入到本【技术领域】内技术人员已 知参数的地下地层内。借助于非限制性实例，压裂液可以如下压力被放置到地下地层内，该 压力足以形成或提高地下地层内至少一个压裂。
[0062] 在某些实施例中，仪表化岩心提取装置一般地可包括内岩心筒、夕卜岩心筒、取心的 钻头，以及包括与内岩心筒流体地连通的分析装置的仪表化岩心筒。
[0063] 在某些实施例中，仪表化岩心筒一般地可包括分析装置、能够可操作地附连到岩 心提取装置以使岩心提取装置的内岩心筒与分析装置流体地连通的岩心筒、以及可操作地 连接到分析装置的电源。
[0064] 在某些实施例中，一种方法一般地可包括使用仪表化岩心提取装置从地下地层内 某一部位中收集岩心试样，以及在岩心提取装置在地下地层内靠近于该部位的同时，用分 析装置分析来自岩心试样的流体，以产生分析结果。仪表化岩心提取装置一般地可包括内 岩心筒、夕卜岩心筒、取心钻头，以及包括与内岩心筒流体连通的分析装置的仪表化的岩心 筒。
[0065] 在某些实施例中，一种方法一般地可包括提供具有指定成分的压裂液，该指定成 分由取自仪表化岩心提取分析方法的分析结果来通知；以及以足以形成或提高至少一个压 裂的压力将压裂液放置在地下地层内。
[0066] 因此，本发明很好地适于达到所提及的以及固有的目的和优点。以上披露的特定 实施例仅是用于说明，因为本【技术领域】内技术人员从本发明获益后将会明白到，本发明可 以不同的但等价的方式进行修改和实践。此外，除了以下权利要求书中描述的之外，这里并 不意图限制这里所示的构造或设计的细节。因此，显然，以上披露的特殊图示的实施例可以 改变、组合，或修改，所有如此的变化应被认为纳入在本发明的范围和精神之内。这里图示 地披露的发明，可在没有在文中具体披露的任何元件和/或这里披露的任何可供选择的元 件的情况下照样实施。尽管成分和方法是借助于"包括"、"含有"或"具有"各种成分或步骤 的方式来描述的，但成分和方法也可由各种成分和步骤"基本上组成"，或"构成"。以上披露 的所有数字和范围可在一定数量上变化。只要披露了带有下限和上限的数字范围，则落入 范围内的任何数字和任何包含的范围就具体地披露了。尤其是，这里披露的每个数值范围 (从…起，"约从a至约b"，或等价地，"近似地从a至b"，或等价地，"大致从a-b"），应被理 解为阐述了每个数字和包括在广义数值范围内的范围。还有，权利要求书中的术语具有其 朴素的、一般的含义，除非专有权所有人另外明确地和清楚地加以定义。此外，如权利要求 书中所用的不定冠词"一"，在这里定义为意指引入的一个或多于一个的元件。如果本说明 书中使用的词语或术语与本文以参见方式可能引入的一个或多个专利或其他文献发生任 何冲突，则应采纳与本说明书相一致的定义。
【权利要求】
1. 一种仪表化岩心提取装置包括： 内岩心筒； 外岩心筒； 取心钻头；以及 包括与所述内岩心筒流体连通的分析装置的仪表化岩心筒。
2. 如权利要求1所述的仪表化岩心提取装置，其特征在于，所述仪表化岩心筒还包括 流体腔室和与所述内岩心筒和所述分析装置流体连通的分析部分。
3. 如权利要求2所述的仪表化岩心提取装置，其特征在于，所述内岩心筒和所述流体 腔室以及所述分析部分通过管道连接装置连接。
4. 如权利要求1所述的仪表化岩心提取装置，其特征在于，还包括： 能够控制所述分析装置和所述内岩心筒之间的流体连通的流体流量控制元件。
5. 如权利要求4所述的仪表化岩心提取装置，其特征在于，所述流体流量控制元件包 括选自以下组群的至少一个，该组群包括：阀、气体流量控制器、气体流量计、液体流量控制 器、液体流量计以及它们的任何组合。
6. 如权利要求1所述的仪表化岩心提取装置，其特征在于，流体连通是敞开的流体连 通或经调节的流体连通。
7. 如权利要求1所述的仪表化岩心提取装置，其特征在于，所述分析装置选自以下的 组群，该组群包括：色析装置、照相机装置、光谱测定装置、光学装置、压力装置、温度装置、 放射性探测装置、电流计、PH计、光散射装置、X射线衍射装置、X射线荧光探测装置、激光诱 发的故障光谱装置、它们的任何混合以及它们的任何组合。
8. 如权利要求1所述的仪表化岩心提取装置，其特征在于，所述分析装置能够执行选 自以下组群的至少一个分析技术，该组群包括：气相色谱分析、气相毛细管色谱分析、液相 色谱分析、质谱分析、光散射、光学成像、热成像、紫外光谱、可见光谱、近红外光谱、红外光 谱、拉曼光谱、荧光光谱、放射性探测、电流测定、X射线散射、它们的任何混合以及它们的任 何组合。
9. 如权利要求1所述的仪表化岩心提取装置，其特征在于，所述内岩心筒是有凹槽的 和/或打孔的。
10. 如权利要求1所述的仪表化岩心提取装置，其特征在于，所述内岩心筒包括海绵内 层。
11. 如权利要求1所述的仪表化岩心提取装置，其特征在于，所述内岩心筒包括选自以 下组群的材料，该组群包括：钢、铝、玻璃纤维以及它们的组合。
12. 如权利要求1所述的仪表化岩心提取装置，其特征在于，所述仪表化岩心筒还包括 止回阀。
13. 如权利要求1所述的仪表化岩心提取装置，其特征在于，所述内岩心筒和所述分析 装置通过管道连接装置连接。
14. 如权利要求1所述的仪表化岩心提取装置，其特征在于，所述仪表化岩心筒还包括 选自以下组群中的至少一个，该组群包括：囊状物、流体捕获装置、安瓿、瓶子、包括隔板的 容器以及它们的任何组合。
15. 如权利要求1所述的仪表化岩心提取装置，其特征在于，所述内岩心筒包括选自以 下组群中的至少一个，该组群包括：上部密封件、中间密封件、下部密封件以及它们的任何 组合。
16. 如权利要求1所述的仪表化岩心提取装置，其特征在于，所述仪表化岩心提取装置 的至少一部分能够可操作地连接到缆绳。
17. 如权利要求1所述的仪表化岩心提取装置，其特征在于，还包括： 遥测装置。
18. 如权利要求1所述的仪表化岩心提取装置，其特征在于，还包括地质导向装置和/ 或地质停止装置。
19. 一种仪表化岩心筒包括： 分析装置； 岩心筒，所述岩心筒能够可操作地附连到岩心提取装置的，使得所述岩心提取装置的 内筒与所述分析装置流体连通；以及 电源，所述电源可操作地连接到所述分析装置。
20. 如权利要求19所述的仪表化岩心筒，其特征在于，流体连通是敞开的流体连通或 经调节的流体连通。
21. 如权利要求19所述的仪表化岩心筒，其特征在于，还包括： 与所述分析装置流体连通的流体腔室和分析部分。
22. 如权利要求19所述的仪表化岩心筒，其特征在于，还包括： 选自以下组群的至少一个，该组群包括：囊状物、流体捕获装置、安瓿、瓶子、包括隔板 的容器以及它们的任何组合。
23. 如权利要求19所述的仪表化岩心筒，其特征在于，还包括： 止回阀。
24. 如权利要求19所述的仪表化岩心筒，其特征在于，所述分析装置选自以下组群，该 组群包括：色析装置、照相机装置、光谱测定装置、光学装置、压力装置、温度装置、放射性探 测装置、电流计、PH计、光散射装置、X射线衍射装置、X射线荧光探测装置、激光诱发的故障 光谱装置、它们的任何混合以及它们的任何组合。
25. 如权利要求19所述的仪表化岩心筒，其特征在于，所述分析装置能够执行选自以 下组群的至少一个分析技术，该组群包括：气相色谱分析、气相毛细管色谱分析、液相色谱 分析、质谱分析、光散射、光学成像、热成像、紫外光谱、可见光谱、近红外光谱、红外光谱、拉 曼光谱、荧光光谱、放射性探测、电流测定、X射线散射、它们的任何混合以及它们的任何组 合。
26. 如权利要求19所述的仪表化岩心筒，其特征在于，还包括： 连接点，所述连接点能够可操作地将所述岩心筒连接到缆绳。
27. 如权利要求19所述的仪表化岩心筒，其特征在于，还包括： 遥测装置。
28. -种方法包括： 使用仪表化岩心提取装置，从地下地层的某个部位中收集岩心试样，所述仪表化岩心 提取装置包括： 内岩心筒； 外岩心筒； 取心钻头；以及 包括与所述内岩心筒流体地连通的分析装置的仪表化岩心筒；以及 在所述岩心提取装置在地下地层内靠近于所述部位的同时，用所述分析装置来分析取 自所述岩心试样的流体，以产生分析结果。
29. 如权利要求28所述的方法，其特征在于，所述分析装置选自以下组群，该组群包 括：色析装置、照相机装置、光谱测定装置、光学装置、压力装置、温度装置、放射性探测装 置、电流计、PH计、光散射装置、X射线衍射装置、X射线荧光探测装置、激光诱发的故障光谱 装置、它们的任何混合以及它们的任何组合。
30. 如权利要求28所述的方法，其特征在于，所述分析装置能够执行选自以下组群的 至少一个分析技术，该组群包括：气相色谱分析、气相毛细管色谱分析、液相色谱分析、质谱 分析、光散射、光学成像、热成像、紫外光谱、可见光譜、近红外光谱、红外光谱、拉曼光谱、荧 光光谱、放射性探测、电流测定、X射线散射、它们的任何混合以及它们的任何组合。
31. 如权利要求28所述的方法，其特征在于，分析步骤包括测量流体的特性，所述特性 是选自以下组群中的至少一个，该组群包括：化学成分、特定流体的浓度、溶解于液体中的 气体浓度、流体压力、流体体积、温度、放射性、粘度、浊度、盐度、PH值、微生物活性以及它们 的任何组合。
32. 如权利要求28所述的方法，其特征在于，还包括： 至少部分地根据分析结果确定地层特性。
33. 如权利要求32所述的方法，其特征在于，所述地层特征选自以下组群，该组群包 括：气体被吸附或吸收的程度、地层多孔性、地层渗透性、相对于深度的地层流体成分以及 它们的任何组合。
34. 如权利要求28所述的方法，其特征在于，还包括使用分析结果来构成增产流体、压 裂液、完井液、钻探流体或胶合成分。
35. 如权利要求28所述的方法，其特征在于，还包括： 从地下地层的第二部位收集第二岩心试样。
36. 如权利要求35所述的方法，其特征在于，还包括： 在所述岩心提取装置位于地下地层内靠近于所述第二部位的同时，用所述分析装置分 析取自第二岩心试样的流体，以产生第二分析结果。
37. 如权利要求36所述的方法，其特征在于，还包括： 使用所述第二分析结果来确定作为深度和/或时间函数的数据。
38. -种方法包括： 提供具有指定成分的压裂液，该指定成分由取自仪表化提取岩心分析方法的分析结果 来通知；以及 以足以形成或增强至少一个压裂的压力，将压裂液放置在地下地层内。
【文档编号】E21B25/00GK104254662SQ201380004342
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2013年2月7日 优先权日:2012年2月8日
【发明者】L·德尔马, W·布拉德福德, R·德克森, L·拉瑟福德 申请人:哈里伯顿能源服务公司